NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU LAI GIỮA
POLYPYROL VÀ NiO CẤU TRÚC NANO
CHO NHẠY KHÍ NH3
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU
Hà Nội, 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
HOÀNG THỊ HIẾN
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU LAI GIỮA
POLYPYROL VÀ NiO CẤU TRÚC NANO
CHO NHẠY KHÍ NH3
Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
Mã số: 9440123
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
1. GS.TS. Trần Trung
2. TS. Hồ Trƣờng Giang
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HOÀNG THỊ HIẾN
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng
dẫn của TS. Hồ Trƣờng Giang và GS.TS. Trần Trung. Các số liệu, kết quả nghiên
cứu là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố bởi các tác giả khác trong bất kỳ công
trình nào.
LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành
nhất tới các Thầy, TS. Hồ Trƣờng Giang và GS.TS. Trần Trung, những ngƣời Thầy
tâm huyết, yêu nghề đã giao đề tài và tận tình hƣớng dẫn tôi, động viên, khích lệ và
hết lòng giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành công trình nghiên cứu này.
Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các anh, chị, em đang làm việc tại
Phòng Cảm biến và thiết bị đo khí, Viện Khoa học vật liệu, đã luôn giúp đỡ, hỗ trợ
tôi rất nhiệt tình và tạo những điều kiện tốt nhất trong thời gian tôi thực hiện luận
án. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo, các thầy cô của Viện Khoa
học vật liệu và Học viện Khoa học và Công nghệ vì sự giúp đỡ và những đóng góp
chuyên môn quý báu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các Lãnh đạo, các Thầy, các Cô và đồng nghiệp
của tôi trong Bộ môn Vật lý – Khoa Khoa học cơ bản, Trƣờng Đại học Sƣ phạm –
Kỹ thuật Hƣng Yên đã tạo tất cả những điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể tập
trung cho việc thực hiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Ngạc An Bang, NCS. Sái Công Doanh,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội vì sự giúp đỡ nhiệt
tình trong thời gian tôi thực hiện luận án.
Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ về mặt tài chính từ nguồn kinh phí đào tạo nghiên
cứu sinh trong nƣớc của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Đề án 911) và Đề tài cấp Quốc
gia thuộc Chƣơng trình nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ năng lƣợng
(mã số đề tài KC05.13/16-20).
Tôi xin đƣợc dành những lời cảm ơn sâu nặng đến gia đình tôi: bố, mẹ,
chồng và con đã yêu thƣơng, cảm thông và chia sẻ để tôi có thể tập trung học tập và
nghiên cứu trong suốt những năm tháng thực hiện luận án này. Tôi cũng xin chân
thành cảm ơn ngƣời thân và bạn bè đã luôn động viên và khích lệ tôi.
Nghiên cứu sinh
Hoàng Thị Hiến
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... ix
DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT ............................................................................... x
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 6
1.1. Polymer dẫn ..................................................................................................... 6
1.1.1. Khái niệm và sự ra đời của CPs ................................................................ 6
1.1.2. Một số loại polymer dẫn ........................................................................... 7
1.1.3. Cơ chế hình thành các polymer ................................................................ 8
1.1.4. Cơ chế dẫn điện của CPs và polymer dẫn lai hóa vô cơ ......................... 10
1.1.5. Ứng dụng của vật liệu polymer dẫn và polymer lai hóa vô cơ ............... 15
1.1.6. Phƣơng pháp tổng hợp PPy .................................................................... 15
1.2. Cảm biến khí trên cơ sở polymer dẫn ............................................................ 18
1.2.1. Giới thiệu về cảm biến khí ...................................................................... 19
1.2.2. Cảm biến khí NH3 trên cơ sở polymer dẫn ............................................. 23
1.2.3. Cảm biến sử dụng polymer dẫn cho các khí oxy hóa/khử khác ............. 27
1.2.4. Cảm biến độ ẩm trên cơ sở polymer dẫn ................................................ 31
1.2.5. Cơ chế nhạy khí ...................................................................................... 32
1.3. Kỹ thuật đo sử dụng trong luận án ................................................................. 37
1.3.1. Hệ khảo sát đặc trƣng nhạy khí .............................................................. 37
1.3.2. Tạo môi trƣờng độ ẩm khác cho khảo sát ............................................... 39
Kết luận Chƣơng 1 .................................................................................................... 41
CHƢƠNG 2: TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC CẤU TRÚC HÌNH THÁI
CỦA VẬT LIỆU POLYMER DẪN (PPY, PANI) ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐẶC
TRƢNG NHẠY KHÍ NH3 ....................................................................................... 42